Strukturlackierung maßgeschneidert statt von der Stange
10. Juni 2021

NMP-freier Hochleistungs-Gleitlack auf der Zielgeraden

Leistungsstarke Gleitlacke sind mittlerweile Standard in der Dichtungstechnik. Sie reduzieren dauerhaft Reibkräfte und erleichtern die Montage von Dichtungen. Selbst im Fall von Wasserbasislacken enthalten sie jedoch Anteile organischer Lösemittel. Der aufgrund europäischer Vorgaben fällige Ersatz des bedenklichen N-Methyl Pyrrolidon (NMP) in Hochleistungs-Gleitlacken für Dichtungen gestaltet sich seit Jahren schwerer als gedacht. Eine neue Entwicklung verspricht endlich einen NMP-freien Gleitlack für höchste Ansprüche.

Schon seit Jahren verbessern hochwertige Beschichtungen die Eigenschaften von Dichtungen. Sie schützen vor Verschleiß, reduzieren Montagekräfte und ersetzen herkömmliche Schmierstoffe wie Fett oder Öl. Viele der eingesetzten Gleitlacke sind auf Wasserbasis und entsprechend überrascht zeigen sich die Anwender im Jahr 2018, als sie von ihren Beschichtungsanbietern über den Austausch des Lösemittels N-Methyl Pyrrolidon (NMP) informiert werden. Denn was Wenige wissen, auch wasserbasierte Beschichtungssysteme enthalten organische Co-Lösemittel. Und das häufig in Gleitlacken enthaltene NMP gilt zwischenzeitlich als gesundheitsgefährdend. Es ist als CMR-Stoff eingestuft, d.h. es wirkt karzinogen, mutagen und reproduktionstoxisch. Mit Bekanntwerden der Beschränkungen aufgrund von REACh-Vorgaben startet ein Entwicklungsmarathon der Lackhersteller, doch leider bisher nicht mit dem gewünschten Erfolg. Zwar erhalten Anwender spätestens seit dem Stichtag 9. Mai 2020 nur noch NMP-freie Beschichtungen. Diese Alternativen reichen allerdings bis heute nicht an die Leistungsfähigkeit und Einsatzbreite ihrer Vorgänger heran.

Der Segen und Fluch von NMP

Organische Lösemittel in wasserbasierten Beschichtungssystemen dienen unter anderem dazu, die Grundbestandteile wie Binder, Härter und Zuschlagstoffe einer Lackmischung zu homogenisieren. Die häufig ölhaltigen Bindemittel müssen dazu im Wasser emulgiert werden. Und dies gelingt nur, wenn geringe Mengen polarer, organischer Verbindungen den Prozess unterstützen. Das bisher häufig genutzte NMP verbessert durch seine vielfältigen Eigenschaften jedoch nicht nur den Mischprozess, sondern auch die Verarbeitbarkeit und Eigenschaften der Beschichtung. So löst NMP beispielsweise Polymere leicht an, wodurch sich die Oberflächenhaftung der elastischen Beschichtung auf Elastomeren verbessert. Kombiniert mit dem passenden Bindersystem zeigen sich die Stärken von NMP und entsprechend anspruchsvoll ist es, für einen adäquaten Ersatz zu sorgen.

Hohe Anforderungen an NMP-freie Gleitlacke

Denn hochwertige Beschichtungen für Elastomerdichtungen werden stark beansprucht. Extrem elastisch sollen sie sein und trotzdem fest verbunden mit der Dichtungsoberfläche. Selbst bei dynamischem Einsatz oder bei starker Aufdehnung während der Montage der Dichtung dürfen die Schichten nicht reißen oder sich vom Bauteil lösen. Unterschiedlichste Medien und Temperaturen wirken auf die Beschichtung ein und beeinflussen ihre Lebensdauer und Reibeigenschaften. Auch die gute und flexible Verarbeitbarkeit der Gleitlacke spielt eine wichtige Rolle. Schließlich geht es im Dichtungssektor häufig darum, sowohl kleine als auch große Mengen zu beschichten.

Im Zuge eines gemeinsamen Projekts arbeiten daher die Experten eines Aachener Beschichtungsdienstleisters und seines Lackherstellers an einem Gleitlack, der die breite Medienbeständigkeit und Einsatzmöglichkeiten der Vorgängerlacke selbst in dynamischen Anwendungen erreicht und sich bei allen Losgrößen gut verarbeiten lässt. Eine anspruchsvolle Aufgabe, die bisherige, NMP-freie Alternativlacke nur teilweise erfüllen. Denn wird beispielsweise durch passende Kombination der Inhaltsstoffe die chemische Beständigkeit einer Lackmischung verbessert, verliert die Beschichtung oft an Elastizität. Dadurch haftet sie schlechter an der Dichtung sobald diese während der Montage gedehnt wird.

Die Lösung ist in Reichweite

Dennoch ist das fachübergreifende Entwicklerteam mit seiner neuen Lackvariante schon beinahe am Ziel. Der 2K-Gleitlack zeigt in den Tests bereits eine sehr gute und breite Medienbeständigkeit bei Raumtemperatur, beste Oberflächenhaftung und Elastizität. Darüber hinaus lässt sich das vielversprechende Beschichtungssystem hervorragend verarbeiten. Sowohl bei geringen Losgrößen als auch bei großen Mengen überzeugen die Beschichtungsergebnisse. In den chemischen Tests prüfen die Lackentwickler die in der Elastomertechnik gängigen Medien ab. Darunter sind beispielsweise die IRM Öle 901 und 903, Diesel, Glysantin G48, demineralisiertes Wasser oder die ATE Bremsflüssigkeit SL DOT 4. Der neue 2K-Gleitlack übertrifft nicht nur zwei der aktuell erhältlichen, NMP-freien Wettbewerbslacke für Dichtungen. Vielmehr hält er auch dem Vergleich mit den Leistungsdaten eines der stärksten und ursprünglich häufig für Dichtungen eingesetzten NMP-haltigen, dynamischen Gleitlacksysteme stand.

Endspurt bis zum Ziel

In einem letzten Schritt planen die Entwickler nun, den neuen Gleitlack bei erhöhten Temperaturen unter Medieneinfluss zu prüfen. Auch sind bereits Musterdichtungen mit der neuen Beschichtung auf ihrem Weg zum Pilotkunden. Dort sollen sie in der Anwendung getestet und mit aktuellen Beschichtungsvarianten verglichen werden. Nimmt die neue Beschichtung auch diese Hürden, wird sie in den Markt eingeführt. Insbesondere Dichtungshersteller werden von der neu entwickelten, NMP-freien Gleitlackvariante profitieren. Denn sie nutzen Beschichtungen dazu, ihre Dichtungen für unterschiedlichste Anwendungen zu optimieren und sind angewiesen auf eine zuverlässige, langlebige und breit einsetzbare Lösung.


Fachinfo zu Wasserbasislacken

Bereits Ende der 90er Jahre gibt die Europäische Richtlinie 1999/13/EG zur Begrenzung von Emissionen flüchtiger, organischer Verbindungen den Anstoß, in industriellen Anwendungen auf Wasserbasislacke umzustellen. Ziel dieser ersten und aller folgenden EU-Richtlinien ist es, Mensch und Umwelt vor schädlicher Luftverunreinigung zu schützen und dazu insbesondere die Verwendung organischer Lösemittel einzuschränken. Damit halten auch in der Dichtungstechnik wasserbasierte Beschichtungssysteme ihren Einzug. Doch selbst solche Beschichtungssysteme kommen nicht gänzlich ohne organische Lösemittel aus. Diese dienen unter anderem dazu, die Grundbestandteile wie Binder, Härter und Zuschlagstoffe einer Lackmischung zu homogenisieren. Bleibt der Gesamtanteil der organischen Lösemittel unterhalb bestimmter Grenzwerte, so gelten die Mischungen trotzdem als Wasserbasislack.

Fachinfo zu N-Methyl Pyrrolidon (NMP)

N-Methyl Pyrrolidon, kurz NMP, ist eine chemische Verbindung. Wegen seiner thermischen Stabilität und hohen Polarität wird es oft als Lösungsmittel für Polymere wie beispielsweise Acrylat, Epoxide oder Polyurethane verwendet. Im Jahr 2009 wird NMP als reproduktionstoxisch eingestuft und kommt 2011 auf die Kandidatenliste für die Zulassung als besonders Besorgnis erregende Substanz der europäischen Chemikalienagentur (ECHA). Es kann schon bei einmaligem Kontakt Augen, Haut und Atemwege reizen, krebserregend wirken und das Kind im Mutterleib schädigen. In 2018 wird NMP in den REACh Anhang XVII übernommen und in seiner Verwendung beschränkt. Seit Mai 2020 darf es nur noch dann vermarktet und verwendet werden, wenn bestimmte Expositionsgrenzen sicher eingehalten werden. Sofern der Aufwand vertretbar ist, soll NMP wo möglich substituiert werden. Für Drahtbeschichtungsprozesse gilt eine Terminverlängerung bis Mai 2024.